Marianengraben
Koordinaten: 11°21′N 142°12′E / 11.350°N 142.200°E ⓘ
Der Marianengraben oder Marianengraben befindet sich im westlichen Pazifik etwa 200 km östlich der Marianen und ist der tiefste ozeanische Graben der Erde. Er ist halbmondförmig und misst etwa 2.550 km in der Länge und 69 km in der Breite. Die größte bekannte Tiefe beträgt 10.984 Meter (± 25 Meter [82 ft]) (6,825 Meilen) am südlichen Ende eines kleinen schlitzförmigen Tals in seinem Boden, das als Challenger Deep bekannt ist. Einige nicht wiederholte Messungen gehen jedoch davon aus, dass die tiefste Stelle bei 11.034 Metern liegt (36.201 Fuß). Würde der Mount Everest hypothetisch an dieser Stelle in den Graben gesetzt, läge sein Gipfel immer noch mehr als zwei Kilometer unter Wasser. ⓘ
Auf dem Grund des Grabens herrscht in der Wassersäule ein Druck von 1.086 bar (15.750 psi), das ist mehr als das 1.071-fache des normalen atmosphärischen Drucks auf Meereshöhe. Bei diesem Druck ist die Dichte des Wassers um 4,96 % erhöht. Die Temperatur am Grund beträgt 1 bis 4 °C (34 bis 39 °F). ⓘ
Im Jahr 2009 wurde der Marianengraben zum US National Monument erklärt. Forscher der Scripps Institution of Oceanography haben im Graben Monothalameen in einer Rekordtiefe von 10,6 Kilometern unter der Meeresoberfläche gefunden. Die Daten deuten auch darauf hin, dass im Graben mikrobielle Lebensformen gedeihen. ⓘ
2) Marianenbecken
3) Marianeninseln
4) Marianen-Forearc-Becken
5) Marianengraben ⓘ
Etymologie
Der Marianengraben ist nach den nahe gelegenen Marianen benannt, die zu Ehren der spanischen Königin Mariana von Österreich, der Witwe Philipps IV. von Spanien, Las Marianas genannt werden. Die Inseln sind Teil des Inselbogens, der sich auf einer überlagernden Platte, der Marianenplatte (ebenfalls nach den Inseln benannt), auf der Westseite des Grabens bildet. ⓘ
Geologie
Der Marianengraben ist Teil des Izu-Bonin-Mariana-Subduktionssystems, das die Grenze zwischen zwei tektonischen Platten bildet. In diesem System wird der westliche Rand einer Platte, der Pazifischen Platte, unter die westlich gelegene, kleinere Marianenplatte subduziert (d. h. geschoben). Das Krustenmaterial am westlichen Rand der Pazifischen Platte gehört zur ältesten ozeanischen Kruste der Erde (bis zu 170 Millionen Jahre alt) und ist daher kühler und dichter; daher der große Höhenunterschied zur höher liegenden (und jüngeren) Marianenplatte. Das tiefste Gebiet an der Plattengrenze ist der eigentliche Marianengraben. ⓘ
Die Bewegung der Pazifik- und der Marianenplatte ist indirekt auch für die Bildung der Marianen verantwortlich. Diese vulkanischen Inseln entstehen durch das Aufschmelzen des oberen Mantels infolge der Freisetzung von Wasser, das in den Mineralien des subduzierten Teils der Pazifischen Platte eingeschlossen ist. ⓘ
Geschichte der Forschung
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Der Graben wurde erstmals während der Challenger-Expedition im Jahr 1875 mit Hilfe eines beschwerten Seils gepeilt, wobei eine Tiefe von 4.475 Faden (8.184 Meter; 26.850 Fuß) gemessen wurde. Im Jahr 1877 wurde eine Karte mit dem Titel Tiefenkarte des Großen Ozeans" von Petermann veröffentlicht, die an der Stelle dieser Sondierung ein Challenger-Tief" zeigte. Im Jahr 1899 zeichnete die USS Nero, ein umgebauter Collier, eine Tiefe von 5.269 Klafter (9.636 Meter; 31.614 Fuß) auf. ⓘ
Im Jahr 1951 untersuchte die Challenger II den Graben mit Hilfe des Echolots, einer wesentlich präziseren und einfacheren Methode zur Tiefenmessung als die Peilgeräte und Schleppleinen, die bei der ersten Expedition verwendet wurden. Bei dieser Vermessung wurde die tiefste Stelle des Grabens erfasst, als die Challenger II eine Tiefe von 5.960 Klafter (10.900 Meter) bei 11°19′N 142°15′E / 11.317°N 142.250°Edie als Challenger-Tiefe bekannt ist. ⓘ
Im Jahr 1957 meldete das sowjetische Schiff Vityaz eine Tiefe von 11.034 Metern (36.201 Fuß) an einer Stelle, die als Marianenhohlraum bezeichnet wird. ⓘ
Im Jahr 1962 verzeichnete das Überwasserschiff M.V. Spencer F. Baird mit Hilfe von Präzisionsmessgeräten eine maximale Tiefe von 10.915 Metern (35.810 Fuß). ⓘ
Im Jahr 1984 sammelte das japanische Vermessungsschiff Takuyō (拓洋) mit einem schmalen Mehrstrahl-Echolot Daten aus dem Marianengraben; es meldete eine maximale Tiefe von 10.924 Metern (35.840 ft), die auch als 10.920 Meter (35.830 ft) ±10 m (33 ft) angegeben wurde. Das ferngesteuerte Fahrzeug KAIKO erreichte den tiefsten Bereich des Marianengrabens und stellte am 24. März 1995 mit 10.911 Metern (35.797 ft) den Rekord für den tiefsten Tauchgang auf. ⓘ
Bei Untersuchungen zwischen 1997 und 2001 wurde im Marianengraben eine Stelle gefunden, die ähnlich tief wie die Challenger Deep war, möglicherweise sogar noch tiefer. Sie wurde entdeckt, als Wissenschaftler des Hawaii-Instituts für Geophysik und Planetologie eine Vermessung um Guam durchführten; sie benutzten dazu ein Sonar-Kartierungssystem, das hinter dem Forschungsschiff geschleppt wurde. Diese neue Stelle wurde nach der Gruppe von Wissenschaftlern, die sie entdeckt hatten, HMRG (Hawaii Mapping Research Group) Deep genannt. ⓘ
Am 1. Juni 2009 zeigte die Kartierung an Bord des RV Kilo Moana (Mutterschiff des Nereus-Fahrzeugs) eine Stelle mit einer Tiefe von 10.971 Metern (35.994 Fuß). Die Sonarkartierung der Challenger Deep wurde durch das Simrad EM120 Fächerecholot-Bathymetriesystem für tiefe Gewässer ermöglicht. Das Sonarsystem verwendet eine Phasen- und Amplituden-Bodenerkennung mit einer Genauigkeit von mehr als 0,2 % der Wassertiefe über den gesamten Schwad (was bedeutet, dass die Tiefenangabe auf ± 22 Meter genau ist). ⓘ
Im Jahr 2011 wurde auf der Herbsttagung der American Geophysical Union bekannt gegeben, dass ein mit einem Fächerecholot ausgestattetes hydrographisches Schiff der US-Marine eine Untersuchung durchführte, bei der der gesamte Graben mit einer Auflösung von 100 Metern kartiert wurde. Dabei wurden vier Felsvorsprünge entdeckt, bei denen es sich vermutlich um ehemalige Seeberge handelt. ⓘ
Der Marianengraben wurde von Forschern der Universität Washington und der Woods Hole Oceanographic Institution im Jahr 2012 für eine seismische Untersuchung ausgewählt, um den unterirdischen Wasserkreislauf zu erforschen. Mit Hilfe von Bodenseismometern und Hydrophonen sind die Wissenschaftler in der Lage, Strukturen in einer Tiefe von bis zu 97 Kilometern unter der Oberfläche zu kartieren. ⓘ
Im Marianengraben befinden sich unter anderem diese Meerestiefen:
| Witjastief 1 | 11.034 Meter 10.994 ± 40 Meter 10.984 ± 25 Meter |
umstrittene Messung von 1957; demnach tiefste bekannte Stelle des Weltmeers Untersuchung vom 7. Dezember 2011 durch University of New Hampshire revidierte Auswertung der Messdaten. ⓘ |
| Challengertief | 10.928 Meter | Messungen von Victor Vescovo am 28. April 2019 |
| Triestetief | 10.916 Meter | |
| Sirenatief | 10.714 Meter |
Abtauchen
Es wurden vier Abfahrten mit Besatzung und drei ohne Besatzung durchgeführt. Die erste war der Abstieg mit Besatzung durch das in der Schweiz entworfene, in Italien gebaute und der US-Marine gehörende Bathyscaphe Trieste, das am 23. Januar 1960 um 13.06 Uhr mit Don Walsh und Jacques Piccard an Bord den Grund erreichte. Als Ballast diente Eisenschrot, für den Auftrieb sorgte Benzin. Die bordeigenen Systeme zeigten eine Tiefe von 11.521 Metern an, die später auf 10.916 Meter korrigiert wurde. Die Tiefe wurde durch eine Umrechnung des gemessenen Drucks und Berechnungen auf der Grundlage der Wasserdichte von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden geschätzt. ⓘ
Es folgten die unbemannten ROVs Kaikō im Jahr 1996 und Nereus im Jahr 2009. Bei den ersten drei Expeditionen wurden sehr ähnliche Tiefen von 10.902 bis 10.916 m (35.768 bis 35.814 ft) direkt gemessen. Die vierte Expedition unternahm der kanadische Filmregisseur James Cameron am 26. März 2012. Er erreichte den Grund des Marianengrabens mit dem Tauchboot Deepsea Challenger in einer Tiefe von 10.908 Metern (35.787 ft). ⓘ
Im Juli 2015 tauchten Mitglieder der National Oceanic and Atmospheric Administration, der Oregon State University und der Küstenwache ein Hydrophon in den tiefsten Teil des Marianengrabens, die Challenger Deep, ein, das zuvor noch nie in mehr als einer Meile Tiefe eingesetzt worden war. Das mit Titan ummantelte Hydrophon wurde entwickelt, um dem immensen Druck in 7 Meilen Tiefe standzuhalten. Obwohl die Forscher das Hydrophon erst im November bergen konnten, war die Datenkapazität innerhalb der ersten 23 Tage voll. Nach monatelanger Analyse der Geräusche waren die Experten überrascht, dass sie natürliche Geräusche wie Erdbeben, Taifune, Bartenwale und maschinell erzeugte Geräusche wie Boote aufnahmen. Aufgrund des Erfolgs der Mission kündigten die Forscher an, im Jahr 2017 ein zweites Hydrophon für einen längeren Zeitraum einzusetzen. ⓘ
Victor Vescovo erzielte am 28. April 2019 mit dem DSV Limiting Factor, einem Modell des Typs Triton 36000/2 des in Florida ansässigen Unternehmens Triton Submarines, einen neuen Rekordabstieg auf 10.928 Meter (35.853 Fuß). Er tauchte zwischen dem 28. April und dem 5. Mai 2019 viermal und war damit der erste Mensch, der mehr als einmal in der Challenger-Tiefe tauchte. ⓘ
Am 8. Mai 2020 tauchte das autonome Unterwasserfahrzeug Vityaz-D im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts der russischen Schiffswerft, wissenschaftlicher Teams der Russischen Akademie der Wissenschaften mit Unterstützung der Russischen Stiftung für fortgeschrittene Forschungsprojekte und der Pazifikflotte in einer Tiefe von 10.028 Metern auf den Grund des Marianengrabens. Vityaz-D ist das erste Unterwasserfahrzeug, das in den extremen Tiefen des Marianengrabens autonom operiert. Die Dauer der Mission, ohne Tauchen und Auftauchen, betrug mehr als 3 Stunden. ⓘ
Am 10. November 2020 erreichte das chinesische Tauchfahrzeug Fendouzhe den Grund des Marianengrabens in einer Tiefe von 10.909 Metern (35.791 Fuß). ⓘ
Geplante Tauchgänge
2011 kündigte Richard Branson die Absicht an, das Ein-Personen-U-Boot DeepFlight Challenger auf den Grund des Marianengrabens zu schicken. Das Projekt wurde 2014 eingestellt. ⓘ
Im Februar 2012 plante mindestens ein weiteres Team ein pilotiertes U-Boot, um den Grund des Marianengrabens zu erreichen. ⓘ
Leben
Die 1960 durchgeführte Expedition behauptete, zur großen Überraschung aufgrund des hohen Drucks große Lebewesen auf dem Grund beobachtet zu haben, wie etwa einen etwa 30 cm langen Plattfisch und Garnelen. Laut Piccard "erschien der Boden hell und klar, ein Abfall von festem Kieselgurschlamm". Viele Meeresbiologen zweifeln inzwischen an der angeblichen Sichtung des Plattfisches, und es wird vermutet, dass es sich stattdessen um eine Seegurke gehandelt haben könnte. Während der zweiten Expedition sammelte das unbemannte Fahrzeug Kaikō Schlammproben vom Meeresboden. In diesen Proben wurden winzige Organismen gefunden. ⓘ
Im Juli 2011 setzte eine Forschungsexpedition ungefesselte Lander, so genannte Drop Cams, aus, die mit digitalen Videokameras und Licht ausgestattet waren, um diese Tiefseeregion zu erkunden. Neben vielen anderen lebenden Organismen wurden einige gigantische einzellige Foraminiferen mit einer Größe von mehr als 10 cm beobachtet, die zur Klasse der Monothalameen gehören. Monothalameen sind bemerkenswert wegen ihrer Größe, ihrer extremen Häufigkeit auf dem Meeresboden und ihrer Rolle als Wirte für eine Vielzahl von Organismen. ⓘ
Im Dezember 2014 wurde eine neue Schneckenfischart in einer Tiefe von 8.145 m entdeckt, die den bisherigen Rekord für den tiefsten lebenden Fisch auf Video brach. ⓘ
Während der Expedition 2014 wurden mehrere neue Arten gefilmt, darunter riesige Amphipoden, die als Überriesen bekannt sind. Unter Gigantismus in der Tiefsee versteht man den Prozess, bei dem Arten größer werden als ihre Verwandten im Flachwasserbereich. ⓘ
Im Mai 2017 wurde eine nicht identifizierte Schneckenfischart in einer Tiefe von 8.178 Metern gefilmt. ⓘ
Verschmutzung
Im Jahr 2016 untersuchte eine Forschungsexpedition die chemische Zusammensetzung von Krustentieren, die in einer Tiefe von 7.841 bis 10.250 Metern im Graben gesammelt wurden. In diesen Organismen fanden die Forscher extrem hohe PCB-Konzentrationen, ein chemisches Gift, das in den 1970er Jahren wegen seiner Umweltschädlichkeit verboten wurde, und das in allen Tiefen des Sediments des Grabens konzentriert war. Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass Amphipoden auch Mikroplastik aufnehmen, wobei 100 % der Amphipoden mindestens ein Stück Kunststoff in ihrem Magen hatten. ⓘ
Im Jahr 2019 berichtete Victor Vescovo, dass er eine Plastiktüte und Bonbonpapier auf dem Grund des Grabens fand. Im selben Jahr berichtete Scientific American außerdem, dass in den Körpern von Wassertieren, die im Graben gefunden wurden, Kohlenstoff-14 aus Atombombentests gefunden wurde. ⓘ
Mögliche Atommülldeponie
Wie andere ozeanische Gräben wurde auch der Marianengraben 1972 als Standort für die Entsorgung von Atommüll vorgeschlagen, in der Hoffnung, dass die dort stattfindende tektonische Plattensubduktion den Atommüll schließlich tief in den Erdmantel, die zweite Schicht der Erde, drücken könnte. Die Verklappung von Atommüll im Meer ist jedoch nach internationalem Recht verboten. Außerdem sind Plattensubduktionszonen mit sehr großen Megathrust-Erdbeben verbunden, deren Auswirkungen auf die Sicherheit der langfristigen Lagerung von Atommüll im hadopelagischen Ökosystem unvorhersehbar sind. ⓘ
Geographie
Weit nördlich des Äquators verläuft der Marianengraben direkt östlich der zu den mikronesischen Inseln gehörenden Inselkette der Marianen. Er liegt durchschnittlich rund 2000 Kilometer östlich der Philippinen, nördlich und südlich der marianischen Insel Guam. Mit seiner tiefsten bekannten Stelle von rund 11.000 Metern gilt der Graben als tiefstgelegener Meeresgrund der Erde. In Richtung Norden mündet diese halbkreisförmige Tiefseerinne in den Boningraben, an den sich weiter nördlich der Japangraben anschließt. Im Norden liegt das Marshallbecken, im Süden die Karolinen, im Südwesten der Yapgraben und im Westen – hinter den Marianen – das Philippinenbecken. Dort liegt der Marianengraben etwa zwischen 12° und 25° nördlicher Breite sowie 142° und 147° östlicher Länge. Der Graben selbst hat eine Länge von etwa 2400 Kilometern. ⓘ
Der Marianengraben ist Teil eines Systems, zu dem außerdem auch der West-Marianen-Rücken, das Marianenbecken (Backarc-Becken), der Marianen-Inselbogen und das Marianen Forearc-Becken gehört. Der West-Marianen-Rücken ist der westliche Rand eines einstigen Inselbogens, der sich vor einigen Millionen Jahren gespalten hat. Dessen beide Teile bewegen sich seitdem mit einer Geschwindigkeit von wenigen Zentimetern pro Jahr voneinander weg, wodurch das heutige Marianenbecken entstanden ist. Auslöser waren die beim Eintauchen des Ozeanbodens in das Erdinnere – den Ort des Marianengrabens – entstehenden Zugkräfte. ⓘ
Fauna
Im Marianengraben kommt der Tiefseefisch Pseudoliparis swirei vor, der nach gegenwärtigem Wissen die am tiefsten vorkommende Fischart ist. Lebende Exemplare wurden in Tiefen von 6198 bis 8098 Metern gefilmt. ⓘ
Sonstiges
Am 18. Januar 2009 wurde der Marianengraben von Präsident George W. Bush zum nationalen Monument der Vereinigten Staaten erklärt. Im Rahmen einer Vermessung im Jahr 2011, durchgeführt von Geoforschern der University of New Hampshire in den USA mit einem Unterwasserroboter, sollte geprüft werden, ob den USA größere Meeresregionen um die US-amerikanischen Inseln Guam und die nördlichen Marianeninseln zustehen. Die Resultate wurden Ende 2011 veröffentlicht. Eine Meereszone von 200 Seemeilen gehört nach internationaler Anerkenntnis zum jeweiligen Hoheitsgebiet. Die Forscher der Universität haben auf ihren Karten vier Unterwassergebirge identifiziert, die als Verlängerung des amerikanischen Staatsgebietes von Guam und den nördlichen Marianeninseln gelten könnten. ⓘ